Реле контроля тока в смысле электронного устройства практически не известны в России и очень зря. Это значительно сужает доступный функционал производимых устройств и качество их работы.
Сегодня известно
Если обобщать ситуацию в России на 2020, то средняя цепочка принятия решения основывается на следующем:
- Электродвигатели надо защищать.
- Это реализуется с помощью электротепловых реле.
Мы хотели бы заполнить данный пробел и привлечь внимание к вопросу.
Проблема тепловых реле
Все электродвигатели так или иначе страдают от перегрева что практически всегда выражается в повышенном токе.
В цепь ставится электротепловое реле (РТЛ, РТТ, LRD и так далее) с биметаллической пластинкой. Если протекающий ток превышает заданный, то реле не спеша отключается.
Проблема заключается в двух вещах:
1. Скорость срабатывания теплового реле. Каждый раз срабатывая с запозданием, электродвигатель немного повреждается.
2. Точность отслеживания. Устройство электротеплового реле физически не может обеспечить достойный уровень контроля тока.
Защиты электронным реле
Электронное реле отличается от теплового использование полупроводниковой схемы вместо механической схемы. Это обеспечивает решение обоих задач:
1. Высокую скорость срабатывания обеспечит почти мгновенное срабатывание, защищая электродвигатель и другое технологическое оборудование от физического повреждения.
2. Высокая точность отслеживания позволяет гораздо выявлять ранее невидимые проблемы и гораздо раньше начинать на них реагировать.
В 2020 году электронные реле продаются как физически идентичные обычным реле для монтажа на пускатель(например, LR97D и LT47), так и как отдельно стоящие элементы для монтажа на DIN-рейку. Чтобы расширить сферу применения и показать все плюсы от использования электронного реле, в данной статье мы будем говорить именно об отдельностоящих моделях.
Пример. Защита от физической перегрузки.
Большинство конвейеров и подъёмных механизмов приводятся в действие с помощью с электродвигателей через приводную цепь. При блокировке данной цепи инородным объектом происходит электродвигатель продолжает работать и может вызвать разрыв приводной цепи.
Тепловое реле не обеспечит своевременное отключения из-за задержки в срабатывании.
Для решения этой проблема мы берём реле с контролем по верхней границе (например, K8DT-AS или RM35JA). При превышении тока из-за блокировки цепи электродвигатель будет отключен практически сразу же.
Более того, возможна защита однофазных электродвигателей!
Пример. Защита от холостого хода.
Представим контур циркуляции воды в бассейне или системе вентиляции. При падении давления вследствие утечки, электродвигатель может начать работать вхолостую и, не получая достаточного охлаждения, перегреться и выйти из строя.
Обычное тепловое реле в данной ситуации не сработает. Или же сработает уже при физическом разрушении обмоток двигателя.
Для решения этой проблемы мы берём реле с контролем по нижней границе (например, K8DT-AS или RM35JA). При падении объёма прокачиваемой воды, упадёт и потребляемый ток. Таким образом реле отключит электродвигатель, обеспечивая и защиту двигателя, и защиту от иных технологических повреждений.
Пример. Контроль уровня освещения.
При освещении продолжительной линии или высокомощной осветительной линии мы бы хотели иметь возможность контроля за перегоранием ламп. Существует решение, когда на каждую мачту освещения или светильник устанавливается датчик, который и сообщает о выходе лампы из строя.
Возможно и использование электронного реле контроля за током. Будучи электронным, оно обеспечивает достаточно точное отслеживание потребляемого тока.
Мы берём реле с контролем по нижней границе и подстраиваем его под фактически потребляемый ток. При выходе из строя одной из ламп суммарный потребляемый ток падает ниже порогового и реле выдаст сигнал аварии.
Пример. Реле приоритетов.
Тонкости. Время срабатывания.
На всех реле выставляется время срабатывания. Оно начинает отсчитываться в момент когда потребляемый ток переходит границу. Если по истечению заданного времени, потребляемый ток ни разу не вернулся в заданный интервал, то реле срабатывает. Это может использоваться в нескольких ситуациях:
1. Задержка при пусковых токах. Это понятное и обычное применение.
2. Задержка при резком изменении нагрузки. Кто-то коснулся конвейера, поставил или снял коробку с конвейера, в бассейне случайно игрушкой перекрыл водозаборник и так далее. В этот момент происходит бросок тока, но двигатель сам быстро приходит в норму. Вот здесь и требуется задержка по времени.
Тонкости. Гистерезис
Не так актуально при защите одного двигателя, но мы же сразу обещали набор решений.
Допустим мы выставили реле на 100А. При токе в 101А оно срабатывает и что-то отключает, ток падает до 99А, ранее отключённое включается обратно. Поехали по кругу. Это и есть гистерезис.
На всех реле с помощью гистерезиса устанавливается ток сброса. Например, при номинальном токе в 200А и гистерезисе 25% происходит следующее. При росте тока до 201А реле срабатывает. При падении ни до 199А, ни до 198А не включится обратно. Оно включится только при 150А (200A - 25%).
Это хорошо применительно к реализации реле приоритета. Ведь при отключении одной из нагрузок ток обязательно упадёт.
Тонкости. Использование трансформаторов
Токовое реле нельзя использовать напрямую для защиты электродвигателей из-за высоких пусковых токов. В большинстве случае, в любом случае, потребуется использовать трансформаторы. Поэтому рассмотрим вопрос на более общем уровне.
У нас есть нагрузка номиналом 20А что больше максимального тока реле. Допустим что максимальный ток реле составляет 5А. Используем трансформатор 20/5А. Всё логично для "обычных" нагрузок.
Если же этой нагрузкой будет электродвигатель, то его пусковой ток может быть 120A (In*6) и выше. Тогда на реле ток будет 30А (120А / 4) что в 6 раз выше максимального и реле выгорит.
Берём трансформатор 100/5А. Тогда номинальный ток будет 1А (20А / 20) что абсолютно в рамках допустимых токов. Пусковой же ток будет 6А (120А / 20) что чуть выше максимального номинального у реле. Учитывая что это кратковременный ток, то реле его выдержит. Например, серия K8DT-AS3 выдерживает перегрузку 200% в течение 30 сек или 600% в течение 1 сек.
